Y-TZP im Alterungstest


Unterschiede zwischen Produkten beobachtet

SEATTLE (Biermann) – Wie verhalten sich die mechanischen Eigenschaften von Zirkonoxid mit zunehmendem Alter? Dieser Frage ist ein Wissenschaftlerteam um Dr. Brian D. Flinn von der University of Washington, Seattle, in einer aktuellen Studie nachgegangen.

Dazu untersuchten die Forscher die Eigenschaften von drei kommerziell erhältlichen Y-TZP- Materialien, indem sie Proben hydrothermalen Behandlungen bei 134°C, 0,2 MPa und 180°C, 1,0 MPa in Dampf aussetzten. Y-TZP steht kurz für „Yttriumoxid stabilisiertes tetragonales polykristallines Zirkoniumdioxid".

Das Team um Flinn ritzte dünne Riegel in Y-TZP-Blöcke von drei Herstellern, Lava, Zirkonzahn und Zirprime, jeweils 30 pro Marke (22 × 3 × 0,2 mm), die herausgefräst und nach den Angaben der Hersteller gesintert wurden.

Je 10 Kontrollproben pro Marke wurden in dem Zustand „wie erhalten“ ausgewertet. Die experimentellen Proben ließen die Forscher unter Standardbedingungen zur Sterilisation – 134°C bei 0,2 MPa (je fünf pro Gruppe für 50, 100, 150 und 200 Stunden) und den Standardbedingungen für die Alterung von Industriekeramik –180°C bei 1,0 MPa (je fünf pro Gruppe für 8, 16, 24, 28 und 48 Stunden) – im Autoklav künstlich altern.  

Der Phasenübergang tetragonal nach monoklin wurde per X-Ray Diffraction (XRD) für alle Gruppen gemessen. Die Biegefestigkeit wurde im 4-Punkt-Biegeversuch (ASTM1161-B) für alle Gruppen gemessen. Die Bruchoberflächen untersuchten die Forscher per Scanning Electron Microscopy (SEM).

Wie die Ergebnisse zeigten, nahm nach 200 Stunden bei 134°C und 0,2 MPa die Biegekraft (SD) signifikant (P<0,001 für alle drei Vergleiche) ab:

- von 1156 (87,6) MPa auf 829,5 (71) MPa für Lava,
- von 1406 (243) MPa auf 882,7 (91) MPa für Zirkonzahn,
- und von 1126 (92,4) MPa auf 976 (36,4) MPa für Zirprime.

Einige tetragonale Kristalle waren in die monokline Phase übergegangen. Die relative XRD-Peak-Intensität der monoklinen zu den tetragonalen Kristallphasen stieg von 0,07 auf 1,82 für Lava, von 0,06 auf 2,43 für Zirkonzahn und von 0,05 auf 0,53 für Zirprime.

Nach 28 Stunden bei 180°C und 1,0 MPa brachen alle Lava- und Zirkonzahn-Proben spontan während des Alterungsprozesses. Die Noritake-Proben (Zirprime) waren nach 48 Stunden intakt und die Biegefestigkeit zeigte keine signifikante Veränderung – von 1156 (87,6) MPa auf 1122 (108) MPa. Die Biegefestigkeit sank bei einem Anstieg in der monoklinen Phase. SEM-Mikrofotografien zeigten eine transformierte Schicht auf den Fraktur-Oberflächen.

„Die hydrothermale Alterung von Y-TZP kann zu einem signifikanten Phasenübergang von der tetragonalen zur monoklinen Kristallstruktur führen, was in einer statistisch signifikanten Abnahme der Biegefestigkeit dünner Riegel führt“, bilanzieren die Forscher. „Obgleich die Stärken aller drei Y-TZP-Materialien höher liegen als die anderer Materialien, die für keramische Restaurationen eingesetzt werden, gibt es beträchtliche Unterschiede zwischen ihnen.“

Quelle: Journal of Prosthetic Dentistry 2012;108(4):223-230

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